Polyethylenterephthalat (PET), ein wichtiger thermoplastischer Polyester, wird weltweit jährlich über 70 Millionen Tonnen produziert und findet breite Anwendung in der Lebensmittelverpackung, in Textilien und anderen Bereichen. Trotz dieser enormen Produktionsmenge werden jedoch etwa 80 % des PET-Abfalls wahllos entsorgt oder deponiert, was zu erheblicher Umweltverschmutzung und der Verschwendung erheblicher Kohlenstoffressourcen führt. Das Recycling von PET-Abfällen ist zu einer entscheidenden Herausforderung geworden und erfordert Durchbrüche für eine globale nachhaltige Entwicklung.
Unter den bestehenden Recyclingtechnologien hat die Photoreformierungstechnologie aufgrund ihrer umweltfreundlichen und schonenden Eigenschaften große Aufmerksamkeit erregt. Diese Technik nutzt saubere, umweltfreundliche Sonnenenergie als Antriebskraft und erzeugt bei Umgebungstemperatur und -druck in situ aktive Redoxspezies, um die Umwandlung und wertschöpfende Aufwertung von Kunststoffabfällen zu ermöglichen. Die Produkte aktueller Photoreformierungsprozesse beschränken sich jedoch meist auf einfache sauerstoffhaltige Verbindungen wie Ameisensäure und Glykolsäure.
Kürzlich schlug ein Forschungsteam des Center for Photochemical Conversion and Synthesis an einem Institut in China vor, PET-Abfälle und Ammoniak als Kohlenstoff- bzw. Stickstoffquellen zu verwenden, um Formamid über eine photokatalytische CN-Kopplungsreaktion herzustellen. Zu diesem Zweck entwickelten die Forscher einen Pt1Au/TiO2-Photokatalysator. In diesem Katalysator fangen einatomige Pt-Stellen selektiv photogenerierte Elektronen ein, während Au-Nanopartikel photogenerierte Löcher einfangen, wodurch die Trennungs- und Übertragungseffizienz photogenerierter Elektron-Loch-Paare deutlich verbessert und somit die photokatalytische Aktivität gesteigert wird. Die Formamid-Produktionsrate erreichte etwa 7,1 mmol gcat⁻¹ h⁻¹. Experimente wie In-situ-Infrarotspektroskopie und Elektronenspinresonanz enthüllten einen radikalvermittelten Reaktionsweg: Photogenerierte Löcher oxidieren gleichzeitig Ethylenglykol und Ammoniak und erzeugen Aldehyd-Zwischenprodukte und Aminoradikale (·NH₂), die eine CN-Kopplung eingehen und schließlich Formamid bilden. Diese Arbeit ebnet nicht nur den Weg für eine neue Methode zur hochwertigen Umwandlung von Kunststoffabfällen und bereichert damit das Spektrum der PET-Upgrade-Produkte, sondern bietet auch eine umweltfreundlichere, wirtschaftlichere und vielversprechendere Synthesestrategie für die Herstellung wichtiger stickstoffhaltiger Verbindungen wie Arzneimittel und Pestizide.
Die entsprechenden Forschungsergebnisse wurden in der Angewandten Chemie International Edition unter dem Titel „Photokatalytische Formamidsynthese aus Plastikmüll und Ammoniak über den Aufbau von CN-Bindungen unter milden Bedingungen“ veröffentlicht. Die Forschung wurde unter anderem durch Projekte der National Natural Science Foundation of China, des Joint Laboratory Fund for Novel Materials der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und der Universität Hongkong gefördert.
Veröffentlichungszeit: 26. September 2025